基于Arduino平台的自动跟随系统

2020-07-09 18:56侯雅馨希吉日
科学导报·学术 2020年19期
关键词:模块化

侯雅馨 希吉日

摘  要:基于Arduino平台的自动跟随系统的创新设计点在于系统设计方案与实施平台,本文将通过对于Arduino平台为切入点,以多车智能自动跟随系统为主要内容,分析板块设计和具体实施两大内容,进而实现对于基于Arduino平台的自动跟随系统的详细阐述和实验数据分析。

关键词:Arduino平台;自动跟随系统;模块化;多车跟随系统

引言:

Arduino平台实际上就是能够灵活便捷实用的电子原型平台,通过编程语言将指令进行代码编程,然后传送进入平台的电路板后,即可完成对于装置的控制实用。其平台具有四大特性,首先它能够夸平台进行操作,其次操作过程简单清晰,便于上手,再次它具备一定的开放性,包括对于电路图、核心库的文件都是开源的,最后它的发展十分迅速,不仅能够帮助团队快速完成项目开发,提供了更多的创新空间。

一、方案设计

基于Arduino平台,本文设置的自动跟随系统是多车跟随系统,主要通过集中式控制结构,实现对于各实验智能小车之间的信息交流,并借助宫外复眼传感器模块,实现信息收发,主要的设计分为软件和硬件两个部分。

(一)软件设计

软件设计主要是红外发射程序和红外复眼程序两个部分,两者相互衔接,发射程序发射信号,由复眼程序进行接收,继而进入静默状态,开启相对应的自动跟随系统,跟随动作,由探测指令辨认是否有停止信号,进而进行下一步动作。红外复眼跟随主要依靠接受前车的红外信号,然后进入直线跟随状态,均速直线前进,并在获得停止指令后全部进入停止状态当中。

(二)硬件设计

硬件设计主要是基于Arduino平台中对于点击驱动、稳压电路、通信以及监测模块组成,主要是通过网口的连接实现实时的信息传递,以传感器监测小车左右两侧,驱动器与通信模块的重点是维持数据传输的稳定性,避免节点断裂。硬件设计的围绕电机驱动,通过电机的转速和专项,来实现自动跟踪系统智能化的设计理念。

电机驱动模块主要包括两个直流电机和对应的两组芯片,电压则依据实际的实验环境,分別进行调试。

XBEE通信模块主要以无线通信系统为主,是多车组成的通信系统网络,基于无线通系统网络的协议同党,实现数据的通信设置,在特定共享区域内,完成对于编队的基础控制,能够进行通信和休眠两个状态的控制,传输稳定,在实验过程中表现较优[1]。

二、设计实现

在具体实验过程中,首先是通过信号接收装置对于信号进行接收,然后发出对应的功率,保证信号接受的实际范围可控制在稳定的一米左右,然后完成与之对应的红外信号搭建,通过模拟信号的收集,帮助多车建立对应的稳定联系,便于实现运动方式的变化。这一步骤建立在服务器的建设中,实现多车之间的信息互动。

(一)传输过程

通俗来讲,主要是通过传感器将固定信号输入到设备当中,然后借助Arduino平台,实现数据转出到终端设备,根据实际的实验需求,进行具体微调。

(二)实验

实验开始时,通过网络由终端机进行命令分析,包括设置的状态、速度、间距等各项内容,通过反复试验,调整产生影响或行为反差较大的小车,最终实现多车自动跟随的系统。即红外发射接收装置和环形红外接收装置在进行搭建后,确保180°范围内都处于信号接收区,利用红外复眼传感器判断信号,发送制定,借助无线网络模块的搭建,实现终端机与路由端的信号交互,进而完成对于多车跟随状态下,列队、速度、间隔的调整。实验先由单车跟随作为对象,在调整到合适段,才逐步实现了多车跟随的列队实验。

整个实验的核心内容围绕电机驱动模块及外围接口设计和XBEE通信模块,其中,前者主要是通过可控的直流电机,实现控制,后者相对部署简单,主要是通过信息的单元整合,实现成功跟随。

(三)可应用范围

围绕当下电动汽车市场与无人驾驶汽车,逐步形成较为科学化的自动跟随系统,或在系统传感器设置转化为酒精检测器,用以放置酒驾的安全系统,但是目前实验本身的实验系数较为单一,不具备实用性。

(四)完善设计

加入自动化测试系统,实现对于自动跟随系统编程及数据的有效实时分析,并及时作出调整和改进。建立系统架构,做好相关的测试运营和监控运营工作,将系统模块与设备管理模块进行区分,进一步完善现有设计。

三、报警设计

自动跟随系统必须以避障报警模块作为辅助,来避免跟随过程中出现的追尾现象,报警模块则主要分为两个部分,一部分是指示灯,另一部分是蜂鸣器,在编程中将障碍物距离进行恒定值限定,如果遇到障碍,小车自动停止或后退,指示灯开始工作,蜂鸣器发出声音进行提醒[2]。

也可以采用超声波避障方式,超声波避障相对于蜂鸣器避障而言,有一定的偏差,这是由于其对于电磁场部敏感,但是优势在于其成本较低,距离更远,因此使用于实验特定数值。

四、结束语

本文主要是通过探讨基于Arduino平台的自动跟随系统的设计方案与实践分析,探讨与之相关系统与模块程序,当然还存在诸多不足,如时效性不足,只能够进行简单的信息交互工作等,包括移动位置与速度尚且没有优化处理,需要展开进一步的研究和分析。除此之外,实验环境下的实验结果与非实验环境下的实验结果是否一致,需做进一步的数据统计。

参考文献

[1]  周玉海,蒋凌帆,申利民.基于8051单片机控制带自锁太阳能发电自动跟随系统[J].机电工程技术,2018(09):93-95+218.

[2]  陈昕枫.基于Arduino系统的动物行为自动控制平台的构建及其应用[D].华中科技大学,2018.

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